Supergeleiders kunnen mogelijk bulkmagneten uitfaseren in machines, variërend van MRI's en CT-scanners tot elektromotoren. De vangst? Conventionele supergeleiders voor hoge temperaturen zijn gemaakt van dure zeldzame aardmetalen en hebben een lang en gecompliceerd fabricageproces. Dit heeft geleid tot een verschuiving van de aandacht naar supergeleiders vervaardigd uit magnesiumdiboride (of MgB₂ ), die lichtgewicht, goedkoop en gemakkelijker te fabriceren en in ingewikkelde vormen te vormen is.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat het gebruik van boor op nanoschaal om MgB₂ . te maken resulteert in betere magnetische eigenschappen. Commercieel boor op nanoschaal is echter duur. Kogelfrezen, een populaire methode voor het raffineren van boor, introduceert onzuiverheden die de prestaties van de supergeleider belemmeren. Er is dus behoefte aan een goedkope methode voor de raffinage van boor op nanoschaal. Nu, in een paper gepubliceerd in Ceramics International , heeft een team van onderzoekers van het Shibaura Institute of Technology (SIT), geleid door professor Muralidhar Miryala, dit probleem opgelost door een geheel nieuwe, goedkope en efficiënte methode voor het raffineren van boor te schetsen.

Het team gebruikte een techniek genaamd ultrasone trillingen, een techniek die ultrasone golven gebruikt om deeltjes in een monster te roeren. Eerst plaatsten ze commercieel verkrijgbaar kristallijn boor in gedestilleerd water. Deze werd vervolgens onderworpen aan ultrasone geluidsgolven van 20 kHz. De onderzoekers onderwierpen het kristallijne boor gedurende verschillende perioden aan de ultrasone behandeling om te zien welke periode ideaal zou zijn. De resulterende supergeleidermonsters werden gecontroleerd op onzuiverheden, microstructuur en magnetische eigenschappen.

"We ontdekten dat onze monsters van MgB₂ waren ongeveer 95% zuiver, wat veel hoger is dan de kogelmolenmethode die slechts 75% zuiverheid produceerde. De monsters hadden een verfijnde microstructuur en hadden een verbetering van 35% dan andere methoden. Dit alles werd bereikt met slechts 30 minuten ultrasone behandeling", zegt prof. Miryala. Dit maakt deze nieuwe methode van ultrasone trillingen met gedestilleerd water uiterst efficiënt bij het raffineren van boor zonder dure materialen te hoeven gebruiken. Het verlaagt de kosten voor het maken van MgB₂ supergeleiders terwijl ze ook hun magnetische eigenschappen verbeteren.

Volgens prof. Miryala:"Hoewel ultrasone trillingen als methode eerder zijn onderzocht voor raffinage, hebben eerdere pogingen ethanol of hexaan gebruikt. Dit verhoogt de kosten van het proces. Het gebruik van gedestilleerd water verlaagt de kosten terwijl het nog steeds zo goed of zelfs beter dan de vorige media."

Over het algemeen betekent deze studie een stap voorwaarts in het gemakkelijk beschikbaar maken van supergeleiders voor commerciële doeleinden in apparaten. Daarnaast brengt de studie ook de ultrasone techniek in beeld, die zich momenteel in een vroeg stadium van ontwikkeling bevindt. "Deze nieuwe techniek zal meer mogelijkheden voor onderzoek creëren. Andere onderzoekers kunnen werken aan de optimalisatie van deze methode om het volledige potentieel ervan naar voren te brengen en deze techniek in hun respectievelijke vakgebieden toe te passen", zegt prof. Miryala. + Verder verkennen

De kosten van supergeleidende magneten laag houden met ultrageluid